常用半导体器件题解.docx

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常用半导体器件题解

自测题

一、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。

（1）在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。

（）

（2）因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。

（）

（3）PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。

（）

（4）处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。

（）

（5）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其RGS大的特点。

（）

（6）若耗尽型N沟道MOS管的UGS大于零，则其输入电阻会明显变小。

（）

解：

（1）√

（2）×（3）√（4）×（5）√（6）×

二、选择正确答案填入空内。

（1）PN结加正向电压时，空间电荷区将。

A.变窄B.基本不变C.变宽

（2）设二极管的端电压为U，则二极管的电流方程是。

A.ISeUB.

C.

（3）稳压管的稳压区是其工作在。

A.正向导通B.反向截止C.反向击穿

（4）当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为。

A.前者反偏、后者也反偏

B.前者正偏、后者反偏

C.前者正偏、后者也正偏

（5）UGS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有。

A.结型管B.增强型MOS管C.耗尽型MOS管

解：

（1）A

（2）C（3）C（4）B（5）AC

三、写出图T1.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD＝0.7V。

图T1.3

解：

UO1≈1.3V，UO2＝0，UO3≈－1.3V，UO4≈2V，UO5≈1.3V，

UO6≈－2V。

四、已知稳压管的稳压值UZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA。

求图T1.4所示电路中UO1和UO2各为多少伏。

图T1.4

解：

UO1＝6V，UO2＝5V。

五、某晶体管的输出特性曲线如图T1.5所示，其集电极最大耗散功率PCM＝200mW，试画出它的过损耗区。

图T1.5解图T1.5

解：

根据PCM＝200mW可得：

UCE＝40V时IC＝5mA，UCE＝30V时IC≈6.67mA，UCE＝20V时IC＝10mA，UCE＝10V时IC＝20mA，将各点连接成曲线，即为临界过损耗线，如解图T1.5所示。

临界过损耗线的左边为过损耗区。

六、电路如图T1.6所示，VCC＝15V，β＝100，UBE＝0.7V。

试问：

（1）Rb＝50kΩ时，uO＝？

（2）若T临界饱和，则Rb≈？

解：

（1）Rb＝50kΩ时，基极电流、集电极电流和管压降分别为

μA

所以输出电压UO＝UCE＝2V。

图T1.6

（2）设临界饱和时UCES＝UBE＝0.7V，所以

七．测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位如表T1.7所示，它们的开启电压也在表中。

试分析各管的工作状态（截止区、恒流区、可变电阻区），并填入表内。

表T1.7

管号

UGS（th）/V

US/V

UG/V

UD/V

工作状态

T1

4

－5

1

3

T2

－4

3

3

10

T3

－4

6

0

5

解：

因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型MOS管。

根据表中所示各极电位可判断出它们各自的工作状态，如解表T1.7所示。

解表T1.7

管号

UGS（th）/V

US/V

UG/V

UD/V

工作状态

T1

4

－5

1

3

恒流区

T2

－4

3

3

10

截止区

T3

－4

6

0

5

可变电阻区

习题

1.1选择合适答案填入空内。

（1）在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入元素可形成P型半导体。

A.五价B.四价C.三价

（2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将。

A.增大B.不变C.减小

（3）工作在放大区的某三极管，如果当IB从12μA增大到22μA时，IC从1mA变为2mA，那么它的β约为。

A.83B.91C.100

（4）当场效应管的漏极直流电流ID从2mA变为4mA时，它的低频跨导gm将。

A.增大B.不变C.减小

解：

（1）A，C

（2）A（3）C（4）A

1.2能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？

为什么？

解：

不能。

因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V时，管子会因电流过大而烧坏。

1.3电路如图P1.3所示，已知ui＝10sinωt（v），试画出ui与uO的波形。

设二极管正向导通电压可忽略不计。

图P1.3

解图P1.3

解：

ui和uo的波形如解图P1.3所示。

1.4电路如图P1.4所示，已知ui＝5sinωt（V），二极管导通电压UD＝0.7V。

试画出ui与uO的波形，并标出幅值。

图P1.4

解图P1.4

解：

波形如解图P1.4所示。

1.5电路如图P1.5（a）所示，其输入电压uI1和uI2的波形如图（b）所示，二极管导通电压UD＝0.7V。

试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。

图P1.5

解：

uO的波形如解图P1.5所示。

解图P1.5

1.6电路如图P1.6所示，二极管导通电压UD＝0.7V，常温下UT≈26mV，电容C对交流信号可视为短路；ui为正弦波，有效值为10mV。

试问二极管中流过的交流电流有效值为多少？

解：

二极管的直流电流

ID＝（V－UD）/R＝2.6mA

其动态电阻

rD≈UT/ID＝10Ω

故动态电流有效值

Id＝Ui/rD≈1mA图P1.6

1.7现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。

试问：

（1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？

各为多少？

（2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值？

各为多少？

解：

（1）两只稳压管串联时可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四种稳压值。

（2）两只稳压管并联时可得0.7V和6V等两种稳压值。

1.8已知稳压管的稳定电压UZ＝6V，稳定电流的最小值IZmin＝5mA，最大功耗PZM＝150mW。

试求图P1.8所示电路中电阻R的取值范围。

解：

稳压管的最大稳定电流

IZM＝PZM/UZ＝25mA

电阻R的电流为IZM～IZmin，所以其取值范围为

图P1.8

1.9已知图P1.9所示电路中稳压管的稳定电压UZ＝6V，最小稳定电流IZmin＝5mA，最大稳定电流IZmax＝25mA。

（1）分别计算UI为10V、15V、35V三种情况下输出电压UO的值；

（2）若UI＝35V时负载开路，则会出现什么现象?

为什么？

解：

（1）当UI＝10V时，若UO＝UZ＝6V，则稳压管的电流为4mA，小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。

故

当UI＝15V时，稳压管中的电流大于最图P1.9

小稳定电流IZmin，所以

UO＝UZ＝6V

同理，当UI＝35V时，UO＝UZ＝6V。

（2）

29mA＞IZM＝25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。

1.10在图P1.10所示电路中，发光二极管导通电压UD＝1.5V，正向电流在5～15mA时才能正常工作。

试问：

（1）开关S在什么位置时发光二极管才能发光？

（2）R的取值范围是多少？

解：

（1）S闭合。

（2）R的范围为

图P1.10

1.11电路如图P1.11（a）、（b）所示，稳压管的稳定电压UZ＝3V，R的取值合适，uI的波形如图（c）所示。

试分别画出uO1和uO2的波形。

图P1.11

解：

波形如解图P1.11所示

解图P1.11

1.12在温度20℃时某晶体管的ICBO＝2μA，试问温度是60℃时ICBO≈？

解：

60℃时ICBO≈

＝32μA。

1.13有两只晶体管，一只的β＝200，ICEO＝200μA；另一只的β＝100，ICEO＝10μA，其它参数大致相同。

你认为应选用哪只管子？

为什么？

解：

选用β＝100、ICBO＝10μA的管子，因其β适中、ICEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。

1.14已知两只晶体管的电流放大系数β分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图P1.14所示。

分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。

图P1.14

解：

答案如解图P1.14所示。

解图P1.14

1.15测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图P1.15所示。

在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。

图P1.15

解：

晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如解表P1.15所示。

解表P1.15

管号

T1

T2

T3

T4

T5

T6

上

e

c

e

b

c

b

中

b

b

b

e

e

e

下

c

e

c

c

b

c

管型

PNP

NPN

NPN

PNP

PNP

NPN

材料

Si

Si

Si

Ge

Ge

Ge

1.16电路如图P1.16所示，晶体管导通时UBE＝0.7V，β=50。

试分析VBB为0V、1V、1.5V三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。

解：

（1）当VBB＝0时，T截止，uO＝12V。

（2）当VBB＝1V时，因为

μA

所以T处于放大状态。

（3）当VBB＝3V时，因为

μA图P1.16

所以T处于饱和状态。

1.17电路如图P1.17所示，试问β大于多少时晶体管饱和？

解：

取UCES＝UBE，若管子饱和，则

所以，

时，管子饱和。

图P1.17

1.18电路如图P1.18所示，晶体管的β＝50，|UBE|＝0.2V，饱和管压降|UCES|＝0.1V；稳压管的稳定电压UZ＝5V，正向导通电压UD＝0.5V。

试问：

当uI＝0V时uO＝？

当uI＝－5V时uO＝？

解：

当uI＝0时，晶体管截止，稳压管击穿，uO＝－UZ＝－5V。

当uI＝－5V时，晶体管饱和，uO＝0.1V。

因为

图P1.18

1.19分别判断图P1.19所示各电路中晶体管是否有可能工作在放大状态。

图P1.19

解：

（a）可能（b）可能（c）不能

（d）不能，T的发射结会因电流过大而损坏。

（e）可能

1.20已知某结型场效应管的IDSS＝2mA，UGS（off）＝－4V，试画出它的转移特性曲线和输出特性曲线，并近似画出予夹断轨迹。

解：

根据方程

逐点求出确定的uGS下的iD，可近似画出转移特性和输出特性；在输出特性中，将各条曲线上uGD＝UGS（off）的点连接起来，便为予夹断线；如解图P1.20所示。

解图P1.20

1.21已知放大电路中一只N沟道场效应管三个极①、②、③的电位分别为4V、8V、12V，管子工作在恒流区。

试判断它可能是哪种管子（结型管、MOS管、增强型、耗尽型），并说明①、②、③与G、S、D的对应关系。

解：

管子可能是增强型管、耗尽型管和结型管，三个极①、②、③与G、S、D的对应关系如解图P1.21所示。

解图P1.21

1.22已知场效应管的输出特性曲线如图P1.22所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。

图P1.22

解：

在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图P1.22（a）所示〕，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及UGS值，建立iD＝f（uGS）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图P1.22（b）所示。

解图P1.22

1.23电路如图1.23所示，T的输出特性如图P1.22所示，分析当uI＝4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。

解：

根据图P1.22所示T的输出特性可知，其开启电压为5V，根据图P1.23所示电路可知所以uGS＝uI。

当uI＝4V时，uGS小于开启电压，故T截止。

当uI＝8V时，设T工作在恒流区，根据

输出特性可知iD≈0.6mA，管压降

uDS≈VDD－iDRd≈10V

因此，uGD＝uGS－uDS≈－2V，小于开启电压，图P1.23

说明假设成立，即T工作在恒流区。

当uI＝12V时，由于VDD＝12V，必然使T工作在可变电阻区。

1.24分别判断图P1.24所示各电路中的场效应管是否有可能工作在恒流区。

图P1.24

解：

（a）可能（b）不能（c）不能（d）可能